CH294137A - Wärmeaustauschvorrichtung. - Google Patents

Description

      W        ärmeaustauschvorrichtung.            Wärmeaustauschv        orriehtungen,    bei denen  das eine     Wärmeaustauschmittel    in minde  stens einem Rohrabschnitt geführt ist, der  eine Anzahl im Abstand voneinander ange  ordnete Blechlamellen trägt, zwischen denen  das andere     Wärmeaustauschmittel    hindurch  strömt, sind     bekannt    und beispielsweise bei  gasbeheizten     Flüssigkeitsdurchlauferhitzern     allgemein üblich.

   Es ist auch bekannt, bei  Vorrichtungen dieser Art die Blechlamellen  mit Ausprägungen zu versehen bzw. zwischen  die Lamellen     wulstartige    Hindernisse einzu  fügen, welche eine Erhöhung der' spezifischen  Leistung des     Wärmeaustauschers    bewirken  sollen. Bei diesen bekannten Vorschlägen sind  aber die     Auspräbungen    bzw. Wulste derart  ausgebildet und angeordnet,     dass    die Strö  mungswege zwischen\ je zwei Lamellen an be  stimmten Stellen verengt werden.

   Ein solcher  bekannter Vorschlag sieht beispielsweise Ein  prägungen in den Lamellen vor, die so ange  ordnet sind, dass das die     Lamellenzwischen-          felder        durchströmende        -NV        ärmeaustauschmittel     gegen die diese Zwischenfelder durchsetzen  den Rohrabschnitte hin, und zwar besonders  gegen deren im Strömungsschatten liegende  Flächen zu gedrängt wird, wodurch in der  Nähe dieser Flächen ein Wärmestau entsteht,  so dass sich der relative Wärmeaustausch in  nachteiliger Weise verringert.

   Bei einer an  dern bekannten Ausführung dieser Art wird  angestrebt, das strömende Wärmeaustausch  mittel gegen die     Lamellenwä.nde    hin zu drän-    gen, wobei es jedoch von den Rohrabschnitten,  besonders von deren im Strömungsschatten  liegenden Umfangsteil abgelenkt wird, so dass  der Wärmeaustausch eher verschlechtert als  verbessert wird. Aus diesen Gründen haben  die bekannten Ausführungsbeispiele keine  praktische Bedeutung erlangen können.  



  Bisher sind beispielsweise für Flüssigkeits  durchlauferhitzer ausschliesslich solche     Wärme-          austauscher    praktisch verwirklicht worden,  bei denen die Lamellen aus glatten Blechen  ohne Ausprägungen oder dergleichen bestehen.  



  Die Erfindung befasst sich mit der glei  chen Aufgabe wie die eingangs beschriebenen  bekannten Vorrichtungen, unterscheidet sich  jedoch dem Bekannten gegenüber dadurch,       da.ss    die Ausprägungen Durchbrüche mit in  die Felder zwischen die Lamellen hineinragen  den, gegen die Strömungsrichtung des Wärme  austauschmittels gerichteten Kanten aufwei  sen. Hierdurch kann erreicht werden, dass  auch die innerhalb des Strömungsfeldes zwi  schen zwei Lamellen verlaufenden Strömungs  fäden zu einer unerwartet raschen Wärme  abgabe an die Lamellen veranlasst werden.

    Dies ist vor allen Dingen darauf zurückzufüh  ren, dass ein Teil der Strömungsfäden, welche  bei den bisher praktisch verwirklichten       Wärmeaustauschern    lediglich durch Strahlung       Wärme    an die Lamellen abführen konnten,  nun auf die gemäss der Erfindung in das Strö  mungsfeld hineinragenden Kanten auftreffen  und ausserdem mit den an diese Kanten an-      schliessenden Flächenteilen in     Berührung     kommen und dabei ihre Wärme durch Kon  vektion an die Lamellen abgeben können.  



  Es hat sich ergeben, dass bei Flüssigkeits  durchlauferhitzern für den erforderlichen  Wärmeaustausch     zwischen    den Heizgasen und  der Flüssigkeit wesentlich weniger Lamellen  der     erfindungsgemässen    Art benötigt werden  als bei den bisher praktisch verwirklichten       Wärmeaustauschern    der genannten Art, dass  also der Wirkungsgrad des Wärmeüberganges  durch     Anwendung    der     Lamellenausbildung     entsprechend der Erfindung wesentlich er  höht werden kann.  



  Die Zeichnung veranschaulicht drei Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan  des. Es zeigen in     verschiedenen'    Massstäben  dargestellt       Fig.    1 einen Längsschnitt durch eine sche  matisch dargestellte     Wärmeaustauschvorrich-          tung    für Flüssigkeitsdurchlauferhitzer nach  Linie<B>1-1</B> in     Fig.    2,       Fig.    2 eine Draufsicht der Vorrichtung  gemäss     Fig.    1 in Richtung des Pfeils A ge  sehen,       Fig.    3 einen Längsschnitt durch den       Wärmeaustauscher    nach Linie     III-III    in       Fig.    2,

         Fig.    4 die Seitenansicht eines Abschnittes  einer einzelnen Lamelle,       Fig.    5 einen Schnitt nach Linie     V-V    und       Fig.    6 einen Schnitt nach Linie     VI-VI     in     Fig.    4, während       Fig.    7 den Strömungsverlauf des Wärme  austauschmittels zwischen den Lamellen ver  anschaulicht.  



       Fig.    8 zeigt ein zweites Ausführungsbei  spiel an einem Teillängsschnitt durch den       Wärmeaustauscher    nach Linie     VIII-VIII    der       Fig.    9,       Fig.    9 einen Querschnitt nach Linie       IX-IX    der     Fig.    8 und       Fig.    10 ein drittes Ausführungsbeispiel an  einer schaubildlichen Darstellung eines Aus  schnittes aus einer Lamelle mit ihrer der  Strömungsrichtung des Austauschmittels     ent-          gegengerichteten    untern Kante.

      Die dargestellte Vorrichtung enthält drei  parallel zueinander in einer Ebene angeord  nete Rohrabschnitte 1, 2 und 3, auf denen  eine Anzahl im Abstand voneinander angeord  nete Blechlamellen 4 sitzen. Die Rohrab  schnitte mit den Lamellen 4 sind in einen  Blechrahmen 5 eingesetzt, wobei die Rohr  enden durch den Rahmen. 5     hindurchragen     und in der aus     Fig.    2 ersichtlichen Weise  durch Rohrbögen 6 und 7 zu einer Rohr  schlange miteinander verbunden sind. An das  freie Ende des Rohres 1 ist eine     Kaltwasser-          zuflussleitung    8 und an das freie Ende des  Rohres 3 eine     Warmwasserabflussleitung    9 an  geschlossen. Der Rahmen 5 ist auf ein oben  und unten offenes Gehäuse 10 aufgesetzt.

   Der  Innenraum dieses Gehäuses dient als Auf  triebskammer für die Heizgase eines unterhalb  des Gehäuses angeordneten Gasbrenners 11.  



  Jede Lamelle 4 ist mit drei     herausgedrüek-          ten    kragenförmigen Rohransätzen 12 versehen,  welche die Rohre fest umschliessen. Diese  Rohransätze 12     könnten    auch so lange aus  gebildet sein,     da.ss    sie gleichzeitig als Abstands  halter zwischen den auf die Rohrabschnitte 1  bis 3 aufgeschobenen Lamellen dienen.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach den       Fig.    1 bis 7 haben die Lamellen zwischen  ihren Rohransätzen und in der gleichen Ebene  mit diesen jeweils mindestens einen Einschnitt  13. Der über den Einschnitten liegende Ab  schnitt 14 der Lamelle ist taschenförmig aus  der Ebene der Lamelle herausgedrückt, so dass  eine     Durchtrittsöffnung    15 von der einen auf  die andere Seite der Lamelle gebildet wird.  Der Abschnitt 14 hat dabei einen möglichst  flachen Neigungswinkel zur     Lamellenebene,     das heisst kleiner als 45 Grad.

   Die untere  Kante 16 der     herausgedrüekten    Abschnitte  14 ist gegen die Strömungsrichtung des     zwi-          sehen    den Lamellen hindurchströmenden       Wärmeaustauschmittels    gerichtet und reicht  mindestens annähernd bis zur Feldmitte zwi  schen zwei     nebeneinanderliegenden    Lamellen.  In jede Lamelle ist oberhalb der Rohransätze  12 und der     Herausdrückungen    14 über die  ganze     Lamellenlänge    eine     wulstartige    Rippe  17 eingeprägt. Die Rippen 17 benachbarter      Lamellen sind in der Höhe gegeneinander ver  setzt.  



  Wie die in     Fig.    7 eingezeichneten Strom  fäden veranschaulichen, wird jedes Strömungs  feld durch die     Herausdrückungen    so aufge  teilt, dass hinter den     Herausdrückungen    auch  das Mittelgebiet jedes Strömungsfeldes in  unmittelbare Berührung mit den Lamellen  wänden gebracht wird. Die flache Neigung  der Wandabschnitte 14 zu der Ebene der La  mellen 4 bewirkt, dass das Strömungsmittel  nicht gestaut wird.

   Durch die Anordnung der  Durchbrüche 7.5 zwischen den Rohransätzen  wird erreicht, dass die Strömungsfäden des  in der Mitte liegenden heissesten Gebietes  jedes zwischen zwei Lamellen liegenden Strö  mungsfeldes teilweise gegen die vorspringen  den Kanten 16 der     Herausdrückungen    treffen  und hierauf in unmittelbare Berührung mit  den Wandflächen der     Herausdrückungen    und  der     Lamellenwände    selbst kommen, wobei sie  ihre Wärme nicht nur durch Strahlung, son  dern vor allen Dingen durch     Konv        ektion    an  die Lamellen abführen können.  



  Durch die Querrippen 17 wird bezweckt,  dass das     Wärmeaustauschmittel,    nachdem der  Hauptwärmeaustausch bereits erfolgt ist, auf  der ganzen Länge des Strömungsfeldes gegen  eine Stirnfläche trifft, und eine Drosselstelle  passieren muss. Das hat zur Folge, dass auch  im letzten Abschnitt des Austauschfeldes ein  intensiver Wärmeaustausch stattfindet.  



  Nach den     Fig.    8 und 9 sind die Lamellen 4  mit einer Anzahl abwechselnd nach verschie  denen Seiten herausgedrückten Streifen 18  versehen, welche die Gestalt eines U-förmigen  Bügels haben. Die Flächen dieser     Heraus-          drückungen    18 liegen parallel zu der Strö  mungsrichtung des     Wärmeaustauschmittels.     Die Streifen 18, deren untere Kante 19 gegen  die Strömungsrichtung des Wärmeaustausch  mittels gerichtet ist, umschliessen einen Kanal  20, der von dem     Wärmeaustauschmittel    durch  strömt wird. Die Stromfäden des mittleren  Gebietes jedes Strömungsfeldes treffen teil  weise auf die Kanten 19 auf und strömen  dann in Berührung mit den Wandflächen der  Streifen 18 weiter.

   Hierbei können auch die    in der Mitte jedes     Strömungsfeldes    liegenden  Strömungsfäden, welche bei Wassererhitzern  die höchste Temperatur im Strömungsfeld be  sitzen und bei glatter Ausbildung der Lamel  len     mir    durch Strahlung Wärme an die La  mellen abführen können, in vorteilhafter  Weise ihre Temperatur durch Konvektion ab  geben, wodurch eine wesentliche Steigerung  der spezifischen Leistung des     Wärmeaustau-          schers    erzielt wird.  



  Die in den     Fig.    8 und 9 dargestellten La  mellen könnten in ihrer obern, über den Was  ser führenden Rohren 1, 2, 3 liegenden Ab  schnitten natürlich auch noch mit Querrippen  17 gemäss den     Fig.    1 bis 6 versehen sein.  



  Die der Strömungsrichtung des     Wärmeaus-          tauschmittels    zugekehrte untere Längskante  der Lamellen 4 könnte ferner, wie     Fig.    10  zeigt, eine durch     Herausdrückungen    herge  stellte Faltung 21 bzw.     Wellung        aufweisen.     Hierdurch wird die untere Längskante der  Lamellen ohne Mehraufwand an Material ver  längert und die anschliessende Fläche vergrö  ssert, so dass schon an der ersten Berührungs  stelle zwischen dem     Wärmeaustauschmittel     und den Lamellen eine weitgehende Wärme  übertragung stattfinden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wärmeaustauschvorrichtung, insbesondere für gasbeheizte Flüssigkeitsdurchlauferhitzer, bei der das eine Wärmeaustauschmittel in min destens einem Rohrabschnitt geführt ist, der eine Anzahl im Abstand voneinander angeord nete Blechlamellen trägt, zwischen denen das andere Wärmeaustauschmittel hindurchströmt und wobei die Blechlamellen Ausprägungen aufweisen, welche einen erhöhten Wärmeaus tausch bezwecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen als Durchbrüche mit in die Felder zwischen den Lamellen hinein ragenden, gegen die Strömungsrichtung des Wärmeaustauschmittels gerichteten Kanten ausgebildet sind.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauschvorrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellendurchbrüche aus herausgedrück ten bogenförmigen Streifen (18) bestehen. 2. W ärmeaustauschvorrichtung nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der herausgedrückten Streifen (18) parallel zur Strömungsrichtung des Wärmeaustauschmittels liegen. 3. Wärmeaustauschvorrichtung nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der herausgedrückten Streifen ge neigt zur Strömungsrichtung des Wärmeaus tauschmittels verlaufen.

   4. Wärmeaustauschvorrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Felder zwischen zwei Lamellen (4) hineinragenden Durchbrüche derart ausge bildet sind, dass ein Teil des in einem Feld strömenden Wärmeaustauschmittels in das Nachbarfeld abgelenkt wird. 5. Wärmeaustauschvorrichtung nach Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (4) Einschnitte (13) haben, von denen je eine Einschnittkante (16) aus der Ebene der Lamellen herausgedrückt ist.

   6. Wärmeaustauschvorrichtung nach Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Herausdrückangen (14) taschenförmig ausgebildet sind und die Mantelfläche der Taschen einen Neigungswinkel von weniger als 45 Grad zur Lamellenebene haben. 7. Wärmeaustauschvorrichtung nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehende Kante (16) der Herausdrük- kungen mindestens annähernd bis zur Feld mitte zwischen zwei gegenüberliegenden La mellen (4) reicht.

   B. Wärmeaustauschvorrichtung nach Un teranspruch 1, mit mindestens drei jede Blechlamelle durchsetzenden Rohrabschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass die Heraus drückungen (14 bzw. 18) jeweils in denjeni gen Lamellenabschnitten vorgesehen sind, die sich zwischen zwei nebeneinanderliegenden Rohrabschnitten (1, 2 und 3) erstrecken.

   9. Wärmeaustauschvorrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Längsseite der Lamellen, welche der Strömungsrichtung des Wä.rmeaustauschmit- tels entgegengerichtet ist, eine gefaltete, durch Herausdrückungen verlängerte Kante (21) hat.

   10. Wärmeaustausehvorrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lamellen (4) oberhalb ihrer Heraus- drückungen und der sie durchsetzenden Rohr abschnitte (1 bis 3) auf ihrer ganzen Länge mindestens eine wiilstartige Erhöhung (17) hat, die quer zur Strömungsrichtung verläuft. 11. Wärmeaustauschv orrichtung nach Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wulstartige Erhöhung (17) eingeprägt ist.

   12. Wärmeaustauschv orrichtungen nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wulstartige Erhöhung (17) jeder La melle zu denjenigen der jeweils benachbarten Lamellen in der Höhe versetzt angeordnet ist:.